Свързан към мрежата SMART LED анимационен часовник с уеб базиран контролен панел, синхронизиран сървър на времето: 11 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Историята на този часовник има дълъг път - повече от 30 години. Баща ми беше пионер в тази идея, когато бях само на 10 години, много преди революцията на светодиодите - тогава, когато светодиодите бяха 1/1000 от яркостта на техния ослепяващ блясък. Истински новатор, той кодира на асемблер и ръчно свързва всеки отделен светодиод (впечатляващ подвиг на търпение и решителност)! Оригиналната му версия работи и до днес.

Исках да го взема там, където той спря, и да използвам напредъка на технологиите, за да направя красив часовник, свързан с мрежата, цветен, забавен за игра и изпълнен с интерес. Той е напреднал до точката, в която бихме искали да пуснем часовника на обществеността като проект с отворен код, но също така да предоставим готови продукти на тези, които се интересуват от закупуване. Вижте нашата indiegogo кампания, ако откриете интерес да подкрепите!

Днешният часовник има множество функции и е напълно завършен и функциониращ продукт. Много сме доволни от това как се оказа както по отношение на качеството и функционалността, така и по отношение на набора от функции и стабилността. Часовникът се синхронизира всяка минута със сървър за време, като гарантира, че времето винаги ще бъде перфектно. Потребителите трябва само да зададат часовата зона веднъж, да активират летния режим и никога няма да се притесняват за настройката на часовника отново!

52 различни анимации с регулируем цвят, скорост и яркост дават на потребителя прецизен контрол и безкрайни вариации. Любимите режими се записват в паметта. Могат да се задават таймери за осветление и ежедневни събития, които позволяват на потребителите да бъдат визуално уведомени в избраното време. Специалните празнични режими могат да добавят празничност към къщата ви по време на Хелоуин, Нова година или Коледа. Имаме дори специален режим за деня на пи, където часовникът анимира цифрите на пи за 100 цифри на всеки час.

Часовникът се захранва от уеб свързан Node MCU ESP8266 и се програмира с помощта на езика arduino и популярните c ++ библиотеки, които са стандартни в платформата arduino. Искате ли да направите такъв? Ето как:

Стъпка 1: Сглобете материалите

Ето пълен списък на всичко, от което се нуждаете, с цени и връзки.

• 18 "диаметър 1" дебела кръгла дървена заготовка - $ 10,40 - Lowes
• Разсейващ светлина акрил - $ 5.79 + $ 6.55 Доставка = $ 12.34 от Amazon
• (2) Светодиодни предварително свързани кабели от 50 - $ 11,67 x 2 = $ 23,34 от eBay
• LED излъчваща страна - $ 26.62 от Adafruit
• ESP 8266 Node MCU - $ 8,39 от Amazon
• 2,5 мм косичка - $ 6,99 (пакет от 10) от Amazon
• 4 см х 6 см прототипна платка - 9,99 щ.д. (пакет от 10 - ще ви трябва 1) от Amazon
• Клемни блокове - $ 7.99 (пакет от 20 - ще ви трябват 5)
• 1x8 парче бор - 4,79 $ от Lowes
• 1/4 парче подови настилки от твърда дървесина (за стойката) Артикулен номер 422633 - $ 10,48 от Lowes
• (1) 5v, 5a захранване - $ 14.99 от Amazon
• 2.7 мм помощни материали (артикул 757295000023) - $ 10,98 от Home Depot
• (20) Черни винтове за дърво #6 - $ 6,83 - Amazon
• Петно и прозрачно палто. Препоръчва се общ завършек! - приблизително 20 долара от Woodcraft
• (2) Черни 1/4-20 гайки (артикул 755801) - $ 1,38 от Lowes
• (2) Черни винтове с глава 1/4-20 (артикул 755806) - 1,49 щ.д.

Обща цена на изброените артикули тук: $ 177,38

Необходими инструменти:

1. CNC машина
2. Пистолет за горещо лепило
3. Поялник
4. Dremel или пила за ръце
5. Машини за сваляне на тел

Стъпка 2: Запознайте се с уеб страницата

Тази част прави часовника едновременно забавен и готин. Уеб страницата е разделена на четири раздела: Общи настройки, Цвят, Анимации с пръстени и Анимации с числа.

• Общи настройки - Този раздел включва корекции като лятно часово време, часова зона и т.н. На тази страница има и опция за запазване и извикване на три различни конфигурации на часовника. Това позволява на потребителя да запазва любимите сцени. Всички настройки се записват в eeprom (енергонезависима памет); освен това текущите настройки винаги се записват, така че в случай на прекъсване на захранването часовникът да се възстанови там, където е спрял.
• Цветови опции - Всеки аспект на часовника е персонализиран. За да промените цвета на всеки елемент, просто щракнете върху бутона, съответстващ на елемента, който искате да промените, след което щракнете върху цветното колело. Вътре цветното колело е чисто бяло. Извън цветното колело изключва светодиода.
• Анимации с пръстен - Анимациите с пръстен са събития, които се случват всяка минута (т.е. анимации, които ускоряват минутната стрелка) или интересна дейност като махало. Изберете от различни опции тук
• Анимации с числа - Анимациите с числа са леки дисплеи, които не са свързани с събитие във времето. По -скоро създават настроение или интерес. Тук има 52 различни опции и те могат да бъдат направени още по -интересни чрез регулиране на яркостта или скоростта с помощта на плъзгачите.

Html и javascript за тази страница са включени в изходния код, който се хоства на github. Ще стигнем до това след малко.

Стъпка 3: Подгответе CNC файловете

Строителната работа на CNC машината е натискане на вашата CNC машина. Но както всеки знае, работата с ЦПУ е 95% настройка и 5% рязане! Няколко думи за настройката са важни тук.

Първо, получаването на солидно приспособление е от съществено значение. Избирам да задържа дървената заготовка с тези скоби за гърбици. Те работят невероятно и са много силни! За да не повредят дървото, поставям няколко малки парчета гума между контактната зона и дървото (това няма да намали силата на затягане). Освен че са изключително здрави, друго голямо предимство на тези скоби е фактът, че общата височина на скобата е под работната повърхност, така че никога няма опасност от сблъсък. Ако нямате тези скоби, двустранната лента може да работи. Какъвто и да е вашият метод, осигурете силни задръжки и правилно подравняване на зърната.

Важна забележка: Ще трябва да обърнете часовника и CNC от двете страни на машината, така че не забравяйте да индексирате парчето си дърво. Уверете се, че можете да го обърнете и да сте ТОЧНО на едно и също място. Това е от съществено значение за изрязването на добър часовник!

Сега за някои бележки относно работата на CAD и CAM.

Cad файлът (ProductionClockMaster.3dm) е Rhino3d файл и има всички необходими CAD слоеве за часовника. Ако имате нужда от по -общ формат, включих и *dxf експортиране на предния и задния слой на часовника. Това трябва да е цялата информация, от която се нуждаете.

Работата с CNC CAM е разделена на 9 отделни операции с CNC. Действителните Mach3 gcode файлове са включени в хранилището на GitHub, както и във VCarve файловете, които са ги произвели (ако трябва да ги отворите и експортирате с помощта на различен постпроцесор).

Всички файлове за проекта са достъпни на GItHub. Ето как да интерпретирате файловете. Те са сравнително обясними, но ето допълнителна помощ за изчистване на евентуалното объркване. Първите пет файла са изброени по реда на операцията за изрязване. Името на файла завършва в скоби с размера на режещия инструмент. Така например - 01_Rear Pockets_v1.8_ (1-2 инча)

• Името на този файл започва с 01, така че това е първата операция.
• Той ще изреже задните джобове.
• Това е версия 1.8 (Започнах с 0.0, така че ви казва колко грешки направих!)
• Използвайте 1/2 инчов режещ инструмент

В допълнение към тези пет операции с дървени блокове, има две операции на стойка, операция с акрилен елемент и операция на задната покривна плоча.

Една уникална операция е CNC операцията с Т-слот. Това осигурява канал за плъзгане на болтовете на настолната стойка. Ще ви е необходим бит с Т-слот като този, показан на снимката по-горе.

Отново, ако имате нужда от нещо различно от стандартния пощенски процесор Mach3, отворете VCarve файловете и експортирайте във вашия локален формат. Следващата стъпка, която всъщност ще преминем през изрязването на ядрото и ще илюстрираме стъпка по стъпка как трябва да изглежда часовникът на всеки етап.

Стъпка 4: Изрежете ядрото на часовника, настолната стойка, акрилните плочки и подложния материал

Ето няколко снимки на всяко от завършените парчета, когато слизат от машината. Акрилът е най -предизвикателното изрязване, тъй като акрилът има склонност да се топи, ако стане твърде топъл, а също така бърбори и повдига, ако не се държи здраво. Лазерният нож би бил идеален, ако имате такъв. Както можете да видите на снимката, направих специален джиг, който държи плътно и четирите страни. Двустранната лента вероятно би била най -доброто за тази операция, но ще отнеме малко повече време за премахване.

Стъпка 5: Персонализирайте с часовника и завършете

Часовникът може да се използва отлично без тази стъпка, но е забавно да го персонализирате според вашите нужди или вкусове. Опитахме много различни дизайни и небето е границата тук. Ще се радваме да видим примери за неща, които измисляте!

Що се отнася до довършването, ние сме опитали много различни неща, но обичаме простотата и лекотата на оцветяване. Ние също обичаме покритието General Finishes, тъй като е особено лесно за инсталиране, издръжливо и изглежда страхотно! Сега е моментът да направим това, преди да започнем да инсталираме електроника.

Съвет: Не забравяйте да оцветявате едновременно и настолната стойка, щепсела и задната плоча. Лесно е да се увлечете и да забравите тези аксесоари!

Стъпка 6: Сглобяване на акрилни плочки и стойка

След като нанесете финала върху дървените парчета, е време да натиснете акрилните плочки и да сглобите стойката. Акрилните плочки са с допустими отклонения при притискане и не изискват общо лепило. Някои от плочките може да се нуждаят от малки количества шлайфане или изпиляване, но обикновено те просто се притискат на място и е добре да започнете. Ако установите, че някои от тях са твърде хлабави и изпадат, използваме няколко капки бяло училищно лепило Elmers, тъй като това се нанася лесно, изсъхва перфектно прозрачно и осигурява много сцепление. Предната част на часовника ви вече е ПЪЛНА! Отдръпнете се и се насладете.

Също така по това време можете също да натиснете в стойката 1/4-20 гайки и дантела в болтовете, които се плъзгат надолу по каналите на Т-слота. Пуснете стойката в основата с малко лепило и вашата настолна стойка вече е готова!

Стъпка 7: Инсталирайте предварително свързаните светодиоди в ядрото на часовника

Добре, наближаваме! Вероятно най-отнемащата време част от часовника е натискането на отделните светодиоди. В тази част на часовника има общо 100 светодиода и тъй като светодиодите идват на ленти от 50, ще ви трябват две ленти, които са свързани край до край. Допустимите отклонения на светодиодните кухини са такива, че те са основно притиснати. Въпреки че допуските за прилягане на пресата задържат светодиодите на място, ние използваме малък тампон (много малък тампон) горещо лепило, за да осигурим допълнителна сигурност. Твърде много лепило и излишъкът ще изстискат и ще блокират светодиодите.

След тази стъпка ще имате много контури, екструдирани от задната част на часовника, които ще трябва да бъдат натиснати, за да може задният панел да се побере на място. Малко горещ въздух от сешоар прави проводниците по -гъвкави и лесни за огъване. Отново, използването на горещо лепило поддържа тези проводници обезопасени.

Всичко казано, този процес отнема около 45 минути до час. Вижте снимките по -горе, за да видите как трябва да изглежда тази стъпка. Гледайте и забавното видео с забавен интервал! Ако можехме да го свържем толкова бързо!

Стъпка 8: Сглобете електрониката

Електрическото окабеляване е около е лесно, но идва подробно обяснение. Открихме, че най -лесният начин за свързване е да използваме прото платка с размери 4 см х 6 см (размерът на кухината с ЦПУ) и да инсталираме винтови клеми, които ще получат светодиодните ленти, както и захранващия адаптер за постоянен ток. Опитахме запояването по по -директен начин и не само че това е тромаво и трудно, но прави невъзможно премахването или подмяната на вътрешностите на часовника в случай, че ESP8266 се счупи или се нуждае от надграждане. Използването на заглавки е по -гъвкаво и, според нас, по -лесно.

След като винтовите клеми са инсталирани, просто следвайте електрическата схема, за да свържете клемите към правилните щифтове. На платката няма реални компоненти, а само следи от заглавките до съответните щифтове ESP8266.

Пин 4 е щифтът за пръстеновите светодиоди, а щифт 2 е щифтът за числата. Положителното преминава към VSS, а отрицателното - към земята.

Единственото друго нещо, което е необходимо, е 300ohm резистор върху щифта за данни на LED лентата. Във всяка лента WS2812b, която съм виждал (и съм виждал много), това е централният щифт. Този резистор предпазва лентата от скокове на напрежение и скокове на опасност, които могат да причинят повреда или непредсказуемо поведение. Пропуснах да инсталирам този резистор и изгорях първия светодиод на лентата (друг път нищо не се случи и работеше перфектно). Резисторът трябва да бъде добавен вграден, което означава, че той функционира като връзка във веригата, свързваща платката с проводника към светодиода. Някои LED ленти имат тези резистори вече инсталирани, а други не. Ако не сте сигурни дали вашата LED лента има такава, продължете и все пак я добавете. В това няма вреда. Не забравяйте да добавите този резистор възможно най -близо до светодиодната страна на свързващия проводник, НЕ от страната на печатната платка.

Кухината в задната част на часовника е предназначена за две цели. Или може да получи корпуса на 5v трансформатор за стенен монтаж, или може да задържи допълнителна батерия обратно. Илюстриран тук е общ 5v батериен пакет, използван за разширяване на обхвата на безжичните устройства. Просто закупете USB към 2.5 мм адаптер и вашият часовник вече се захранва от батерии!

Ще трябва да пробиете дупка от централната кухина към печатната платка, за да получите женската коса DC. Това става лесно, като просто наклоните свредлото си. Не забравяйте да останете плитки, за да не пробиете през циферблата на часовника! Показана е завършената операция по пробиване с косичка, увита спретнато в кухината.

Стъпка 9: Качете кода

Кодът за часовника може да бъде намерен на страницата на github на brightlightart. Кодът непрекъснато се подобрява и е добре коментиран. Ако не сте запознати с *.ino файлове, това е файлов формат Arduino и трябва да бъде компилиран с arduino IDE. След като бъде компилиран, качвате през стандартния microUSB жак на ESP8266. Ако имате нужда от помощ как да направите това с ESP 8266, ето отличен урок за програмирането му с този популярен интерфейс. Това е доста близо до нестандартното, но не съвсем!

Какво правят тези различни файлове? Ето разбивка на структурата на тези файлове и какво правят в общата картина.

Папка за уеб сървър

Index.htm -Когато кодът първоначално бъде качен в ESP8266, ще бъдете представени със страница за качване, която ще ви помоли да качите файл. Качете файла index.htm. Този файл обслужва уеб страницата - другите файлове в папката се хостват на brightlightart.com, но са тук за ваше сведение в случай, че искате да промените таблиците със стилове/javascript и да ги хоствате сами

Основна папка

• enLIGHTen-LED-Clock.ino-Това е родителският файл и произхожда от отличния проект McLighting. Сценарият е силно променен от първоначалното си състояние, но ние сме задължени от този проект като отлична отправна точка за нашия проект.
• colormodes.h - Работи с повечето светлинни анимации на пръстена. Работи и с времеви функции.
• definitions.h - Дефинира повечето от глобалните променливи.
• request_handlers.h - Това комуникира с ESP8266 и обработва входящи заявки и изпраща информация до ESP8266.
• spiffs_webserver.h - Помага за обслужване и тълкуване на уеб страницата. Това е единственият файл без промени от проекта McLighting.
• WS2812FX.cpp - Управлява светлинните анимации на числата. Това е почти изцяло взето от отличната библиотека за кицърф WS2812B. Основната промяна тук е добавянето на функционалност, за да може часовникът да свети
• WS2812FX.h - заглавен файл, който върви с библиотеката WS2812fx. Това до голяма степен е непроменено.

Допълнителни файлове за включване

В допълнение към файловете, включени тук, ще ви трябват следните библиотеки. Това са стандартни библиотеки и лесно се включват чрез търсене в IDE.

• NtpClientLib.h
• DNSServer.h
• FS.h
• ESP8266mDNS.h
• EEPROM.h
• WiFiClient.h
• Ticker.h
• WiFiUdp.h
• WiFiManager.h
• WebSocketsServer.h
• WebSockets.h
• ESP8266WiFi.h
• ESP8266WebServer.

Стъпка 10: Първоначална настройка на EnLIGHTen Clock и демонстрация

След качване на изходния код и включване на захранването за първи път всички светлини ще бъдат статично сини. Това е индикация, че часовникът излъчва точка за достъп и чака да се свържете. Използвайки телефон, лаптоп или друго безжично устройство, сканирайте близките мрежи (както бихте направили, ако се опитвате да се свържете с интернет в кафене). В списъка на наличните мрежи трябва да видите една, озаглавена „часовник“. Свържете се с него.

След като се свържете с тази мрежа, тя автоматично ще зареди уеб страница (отново като пренасочване, което бихте имали в кафене). Бъдете търпеливи, тъй като това понякога може да отнеме до 30 секунди. Уеб страницата ще ви помоли да сканирате за близки мрежи. Изберете вашата домашна или офис мрежа и й предоставете паролата за WiFi. След като щракнете върху „Изпращане“, паролата за безжична връзка за вашата локална мрежа ще бъде записана в паметта. Ще трябва да направите това само веднъж. Часовникът ще се рестартира.

Когато стартира отново, ще видите, че показва ред от числа в ред. Цифрите, които показва, са IP адресът на уеб страницата, към която трябва да се свържете. Така например може да показва 1, 9, 2,., 1, 6, 8,., 0,., 3, 1. Това се превежда на https://192.168.0.31. Въведете този адрес в уеб страницата и сега трябва да сте свързани с часовника си. Конфигурирайте и се забавлявайте! Отново часовникът използва технологията websocket, така че всяка промяна, която направите, трябва да бъде отразена незабавно, без да е необходимо да натискате запазване или актуализиране на уеб страницата. Това е много интерактивно и забавно в това отношение!

Ако по някаква причина загубите връзка, просто опреснете уеб страницата си. Повечето рутери поддържат ip адреса същия за свързаните устройства, но от време на време те са склонни да се променят, така че обърнете внимание при стартиране. Ако трябва да ви се напомни за ip адреса на уеб страницата, просто рестартирайте часовника.

След като се чувствате добре с кода, не забравяйте да инсталирате подложката! Предварително пробитите отвори улесняват подравняването. Натиснете всички кабели, които стоят гордо и сега вашето окабеляване е защитено и часовникът изглежда много завършен!

Стъпка 11: Изградете, развивайте, поддържайте и се наслаждавайте

Бихме искали да видим възможно най -много хора да строят и да се наслаждават на този часовник. Хареса ни този проект и искаме други да споделят опита! Толкова сме се забавлявали при решаването на проблеми, преодоляването на препятствия, смачкването на грешки и сме възнаградени от забавна и смислена светлина. Ползата, която получихме от творческата общност с отворен код, е безценна и ни насърчи да пуснем този изходен материал за споделено обучение, непрекъснато усъвършенстване и техническа наслада. Бихме искали да чуем за успешните компилации и начините да подобрите часовника enLIGHTen. Моля, изпратете ни линия и ни уведомете!

Не всеки има време, умения, инструменти или ресурси, за да изгради един от тези часовници от нулата, така че ако се интересувате от закупуване на завършен часовник или като завършен продукт, или като основа за продължаващо развитие, моля, подкрепете ни в indiegogo.